“S 注入法”
选线定位原理及应用T he Principle and Application of “S Injection M et hod ”
for Faulty Line Selection
山东工业大学  桑在中　潘贞存　丁　磊　(济南250061)济南大学  张慧芬        　(济南250061)
  收稿日期:1997-02-20
【摘要】　提出采用“S 注入法”的选线定位新原理，用此原理可解决两相CT 架空线小电流接地系统单相接地选线与定位，并介绍依其原理而研究的T Y -01、02型通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护。【关键词】　小电流接地系统　S 注入法　单相接地选线定位
Abstract  T he paper present s “S Injection M et hod ”,a new principle for select ion and positioning of fault y line,by which t he sing l-phase to ground fault on t he
overhead line system wit h small current neut ral grounding and CT on t wo phases can be det ected.T he paper also int roduces t he study on t ype T Y -01,02,the general purposed device for single -phase to ground fault line selection and positioning protection on a small current neut ral grounding system based on this principle.
Key Words  small current neutral grounding system S inject ion method single-phase to ground  faulty line select ion and posit ioning
0　前言
我国6～66kV 供、配电网络，均采用小电流接
地系统运行方式，其中两相CT 架空出线占90%以上，对此现仍沿用拉路法进行单相接地选线，用人工巡线目测法，确定接地点的确切位置。拉路法需进行大量的倒闸操作，造成大量电力用户供电的中断，人工巡线目测法寻接地点，耗费了大量的人力、物力。这两种方法与当代的电网高度自动化水平极不相适应。而零序电流法的选线接地判据又因只适合出线装有零序CT 和架空线出线装有三相CT 的情况，而限制了它的使用范围。为此，本文提出了“S 注入法”选线定位新原理，并介绍依其原理研制的装置，该装置已在电网中应用，效果良好。
1　“S 注入法”
选线定位新原理及装置1.1　原理
“S 注入法”选线定位原理是通过注入系统信号的通路来实现，即通过母线PT 向接地线的接地相注入信号电流，其基波频率处于工频n 次谐波与n +1次谐波之间，然后利用专用的信号电流探测器查故障线路
和故障点。1.2　TY -01型装置
T Y-01型为人工探测型的选线与定位保护装置，它由主机和信号电流探测器两部分组成。主机通过5根线(A 、B 、C 、N 、L )接于PT 副边，如图1所示，信号电流探测器插于主机内，由主机内部电源对
其可充电电池进行充电。
图1　T P -01型工作原理
正常运行时,PT 副边电压为:U A N =U BN =U CN =57.8V U LN =0V
当发生单相接地时，以A 相接地为例U A N =0V U BN =U CN =100V
U LN =100V
主机根据PT 副边电压的变化，自动判断出接地相别。并向接地相注入一特殊的信号电流，如图1
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中虚线 所示。由于此时接地相PT 原边处于被短
接状态，信号电流必然会感应到原边，感应电流路径如图1中虚线 所示。注入信号电流的基波频率f 0处于工频n 次谐波与n +1次谐波之间，即
n ・50<f 0<(n +1)・50
信号电流探测器为注入信号电流的探测装置，它的频率特性曲线如图2所示。由图2可知，它只反应频率为f 0的注入信号，而不反应工频及其各次谐波。这样，用信号电流探测器在开关柜后对每一条出线进行探测，探测到注入信号的出线即为接地点所在线路。沿接地线路进行探测，注入信号电流消失点，即接地点。对于有分支线的情况，如图3所示，只要离开分支点6m ，对每一分支进行探测，探测到信
号电流的分支即接地点所在分支。
图3　多分支线接地点定位说明
1.3　TY -02型装置
TY-02型为自动选线型的选线定位保护，其主机的原理、特性，探测器的主要特性以及探测接地点和接地分支的方法都与T Y -01型选线定位保护基本类似，它与T Y-01型保护的不同之处在于，它要求在每一条出线处都装设一个带有编码电路的探测器，且每条线路对应一个编码，所有的探测器都通过3条公共线并接在一起，接至主机的解码输入端，如图4所示。
系统发生单相接地时，主机自动向系统注入信号，一次系统的感应电流沿接地线路流通，这时安装于该线路处的探测器可以探测到注入信号，令其编码电路发出一个与该线路对应编码信号，而其它探测器因探测不到注入信号,
其编码电路也就无输出。
图4　T Y -02型工作原理
安装在主机处的解码电路通过解码，就可以确定出接地线路。接地线路查出后，主机一方面通过其自身
的显示电路显示线路编号，另一方面去驱动一组五位二进制编码电路或与线路一一对应的继电器，继电器动作给出与接地线路相对应的干接点信号，供变电所综合自动化系统、远动系统等检测。
2　电网应用
T Y-01型通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护在山东、华北、东北、华东、华中电网及全国近10个油田采用和运行，受到广泛好评。原因如下:
(1)接线简单，只接5根线，拉一条电缆即可，而现行用零序电流法的选线保护，要每一条出线加一只CT 和拉一根电缆;
(2)有定位功能，能迅速查出接地点所在分支和
接地点的确切位置;
(3)机器性能好，包括: 选线分辨率高，如果在接地线路开关柜后探测结果是100，而在非接地线路开关柜后探测结果要≤10; 定位误差小，如果未过接地点时探测结果是100，则过接地点10m ，探测结果为≤10；离开分支点6m 进行探测，如果接地点所在分支探测结果为100，则非接地点所在分支探测结果为零，如图3所示。
(4)能查出隐型接地点，如绝缘子内部击穿，避雷器内部击穿，变压器内部接地等，这类接地点是人工巡线目测法所不到的。
(5)提高了查接地点的效率。如胜利油田，原来每次发生单相接地，都要动用20～30人,2～3部车，少则半天，多则2～3天才能到接地点，而利用
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作为二次风送入燃烧室，少部分氧气供燃烧初期耗氧在适当的位置送入。
该技术的主要优越性在于以下几个方面:(1)燃烧产物中CO2的浓度达95%，可以直接回收;(2)在液化处理
以CO2为主的烟气时,SO2同时也被液化回收，可省去烟气脱硫设备;(3)实验已证明，在O2/ CO2的环境下,NO x的生成量减少。一方面，可能由于燃烧中不存在大量随空气带入的氮气；另一方面，由于烟气再循环燃烧，可能使已生成的NO x在炉膛内发生还原反应；如果再结合低NO x燃烧技术，则有可能不用或少用脱氮设备，减少费用;(4)采用这种燃烧技术还有另一个潜在的优越性。以往常规燃烧中，过量空气确定后燃烧产物的量也相应确定，因此，在考虑燃烧与传热最优化设计时从未将烟气量作为一个可变的因素加以考虑。由于燃烧中的CO2再循环的比例是可变化的因素，即燃烧产物的量是可以选择的，因此，有可能在燃烧，辐射传热，对流传热等方面作进一步的最优化设计，使煤粉的燃烧与燃烬，污染物的产生，传热及阻力损失，材料消耗，运行费用等方面达到最佳工况，使电站锅炉的设计上一个新的台阶，由此带来的经济效益有可能部分地抵消回收CO2所增加的费用。
有待于研究和解决的问题:(1)在循环烟气中CO2的比热容较空气高且水蒸汽的含量也高，使燃烧推迟，需要对燃烧器进行改进研究;(2)煤粉颗粒在CO2环境下的热解与燃烧反应动力学特性的研究;(3)CO2气氛下灰渣特性及对受热面污染的影响的研究;(4)以上提到的锅炉整体最优化设计的研究;(5)进一步除去烟气中杂质的研究;(6)对除尘设备性能(尤其是电除尘)影响的研究等。
5　结论
5.1　采取捕集，储存和利用由矿物燃料燃烧产生的CO2的方法被认为是近期内减缓CO2排放较为可行的措施与技术;
5.2　对不同的电力生产方式及燃料，应采取不同的控制技术以到达较好的经济性;
5.3　组织燃料在氧气和二氧化碳混合气体中燃烧的所谓O2/CO2燃烧方式是一项重要的控制CO2排放的先进技术；在常规煤粉炉上采用O2/CO2煤粉燃烧技术的优越性较为突出。
6　参考文献
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注入
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(责任编辑　苏　仪)
  (上接第45页)
T Y-01型保护，只需两个人，最多半小时就可以查出接出点。
(6)耐受过渡电阻能力强。以10kV系统为例, PT变比为100，原、副边阻抗折合系数为10000，接地点过渡电阻即使是1000 ，折合到PT副边仅为0.1 ，发讯机内阻抗为8 左右，所以增加0.1 阻抗对发讯几乎不产生任何影响。
1993～1994年，胜利油田推广应用T Y-01型通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护接近100台，取得了明显的经济效益，一年内节支创收额达8300万元，减轻了巡线工人的劳动强度，防止了故障的扩大，诸如PT爆炸，避雷器爆炸，单相接地发展为两相接地等。
T Y-02型通用小电流接地系统单相接地选线与定位保护于1996年研制成功，在通过多种模拟实验和多次现场人工接地实验后，于1996年底开始在山东电网推广应用。由于它具有通用性广、自动化程度高、可以应用于新型的无人值守变电所等特点，产品一面世便受到了广泛欢迎，市场前景非常看好。
3　结论
(1)“S注入法”选线定位新原理是继零序电流法之后，在小电流接地系统单相接地选线定位方面又一突破，它解决了困扰电力系统几十年的两相CT架空出线的单相接地选线问题。
(2)“S注入法”选线定位新原理的出现，进一步完善了小电流接地系统两相CT接线体制，避免了为单相接地选线加装B相CT和拉传输零序电流的电缆，从而简化了变电所的一、二次设备。
(3)采用“S注入法”选线定位新原理的T Y-01型保护，具有优良的接地点定位功能，能迅速判断出接地分支和接地点的确切位置。
(责任编辑　路　琳)
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